抽水蓄能电站服务电网评价指标体系及方法

王 伟，王高红，周 翔，董 博

(1.国网新源控股有限公司，北京 100005；2.陕西省电力公司，西安 710048；3.国家电网公司，北京 100031；4.中国福霖风能工程有限公司,北京 100034）

抽水蓄能电站服务电网评价指标体系及方法

王 伟1，王高红2，周 翔3，董 博4

(1.国网新源控股有限公司，北京 100005；2.陕西省电力公司，西安 710048；3.国家电网公司，北京 100031；4.中国福霖风能工程有限公司,北京 100034）

0 引言

中国抽水蓄能电站从20世纪60年代开始着手建设，装机容量由小到大，人们对抽水蓄能电站在电力系统中的功能作用的认识也不断深化。现在，中国大部分省份都有运行的和在建的抽水蓄能电站[1-5]，并且已经对抽水蓄能电站在电力系统中的作用达成共识：调峰填谷[6]、调频[7]、调相、事故备用[8]、黑启动。

由于中国电力系统中对辅助服务的定价机制并不完善，现行的抽水蓄能电站都是国家按照补偿经营期成本的原则核定电价，尽管抽水蓄能电站的电价有单一制、两部制、租赁制等多种形式，但这种补偿成本的定价方式往往与抽水蓄能电站发挥的功能作用相脱节，造成在电费结算时，没有一个抽水蓄能电站发挥作用的量化的标准。同时，也没有评价指标来体现抽水蓄能电站自身管理维护水平的提高[9-10]。

本文分析了现行抽水蓄能电站发挥辅助服务功能的现状，建立了评价抽水蓄能电站功能作用的指标体系，提出了基于AHP的模糊综合评价方法。

1 抽水蓄能电站服务电网评价现状

近几年陆续运行的大型抽水蓄能电站大多采用了2部制或租赁制电价形成，由于这种价格机制下，容量电价和年租赁费的价格形式更强调抽水蓄能电站的辅助服务功能的发挥，减弱了抽水蓄能电站对增发电量的追求，从而引导了电网调度对充分利用抽水蓄能电站辅助服务功能的深入思考。运行的大型抽水蓄能电站中大部分电网调度都有一定的制度对抽水蓄能电站每年发挥的辅助服务功能进行考核，其中大部分是以参照火电机组扣减利用小时的形式来考核评价抽水蓄能电站机组，这样做承认并强调了2点：一是电力系统更需要抽水蓄能电站机组的调峰、调频、调相、备用等辅助服务功能；二是考核中扣减小时数的相对大小体现了抽水蓄能电站机组每一种辅助服务功能的相对大小。从综合评价的理论基础上看，扣减小时数代表了每一种辅助服务功能的相对权重。实践中，每一种指标扣减小时数的大小是根据“拍脑门”的方式确定，一定程度上缺乏科学的依据。为了科学合理的评价抽水蓄能电站在电网中提供的辅助服务功能，需要研究一套指标体系和评价方法。

2 抽水蓄能电站服务电网评价指标

抽水蓄能电站服务电网的指标有5类：调峰填谷、调频、调相、事故备用、黑启动。

选取的指标类别及标准定义如表1所示。

由表1知，每一类评价指标中，均建立了一个贡献率指标，它更为直观地表现了抽水蓄能电站对电网中这一类辅助服务功能的作用大小。为了全面、直观的评价抽水蓄能电站对服务电网的整体作用，就必须使用综合评价的方法。模糊综合评价方法的显著特点是评价的结果不是绝对的肯定或否定，而是以一个模糊集合来表示。

除可计算指标外，有些指标是经验指标和统计指标，这2类指标需要直接进行单因素模糊打分。相对于其他评价算法，模糊评价的一个显著特点是它的评价结果不是一个简单的得分或者评语，而是一个模糊隶属度向量。因此它对于不可计算指标也需要用模糊向量进行打分，而且模糊评价方法并不强调指标的严格计算可比性，因此相比其他评价方法其对专家经验的利用要更简单合理，也不十分强调指标设置的可计算性。

3 模糊综合评价法

模糊综合评价分为2个方面，第一是建立指标体系并确定各指标权重，第二是对各指标模糊打分。本文采用层次分析法（AHP）确定各指标的权重，AHP法是一种实用的多指标决策方法，通过构造比较判断矩阵进行层次单排序和层次总排序，并经过一致性检验确定指标权重。抽水蓄能电站服务电网的指标集如表1。

3.1 指标权重计算

指标权重的计算分为层次单排序和层次总排序过程。层次单排序是同一层次各因素以上一层次因素为比较准则时，作相互比较后的相对重要性标度。层次单排序权重向量

式中，W0是A的特征向量，满足特征方程AW0=λW0，W0T=(w01,w02,…,w0n),λ为特征根，A为比较判断矩阵A=(aij)，aij的取值一般取正整数1～9及其倒数，1～9代表了2指标比较的重要等级。

上一层单排序权值向量为WG，下层单排序权重向量为WC=[WC1,WC2,…，WCm]，层次总排序权重向量WT=WC·WG。

3.2 一致性检验

一致性检验是比较尺度前后不一致的情况所作的验证。层次单排序和总排序都要进行一致性检验，一般采用CR比例因子来判断。

3.3 抽水蓄能电站服务电网指标的模糊评分

3.3.1 单因素模糊打分

模糊综合评价需要的是模糊向量，单因素模糊打分就是使可计算指标转化成模糊向量，不可计算指标用模糊向量的方式进行打分。定义决断集V={v1，v2,…,vm}，本文采用5级评语，即m=5，为每一个指标建立指标值和评语论域的对应关系，评语论域＝｛高，较高，中，较低，低｝。

1）可计算指标的模糊打分。可计算指标的模糊打分等于是把指标的计算值转换成5级评语下得模糊向量。以xi表示计算指标的计算值，按5级评语切分出5个对应区间，令区间分界点有xi5＜xi4＜xi3＜xi2＜xi1。为了求解单因素指标值对于评语集V的隶属程度，需要构造隶属度函数，采用不同形式的隶属度函数并不对方法本身造成影响，也可以不同指标采用不同形式的隶属度函数，本文所有计算指标都采用隶属度函数，第k个评价对象第i个指标的单因素打分结果，采用模糊向量的形式表示

表1 选取的指标类别、名称及定义

续表1

式中，ri1…ri5是采用三角隶属度函数计算出的v1…v5隶属度，由于逆指标和正指标隶属度计算过程类似，以下仅列出正指标隶属度计算公式

式中，xij(j=1，2，…，5)为第i个指标对应评语vj的指标计算值。

3.3.2 结构元指标模糊打分的综合评价

式中，U是抽水蓄能电站的指标集，U=(u1,u2,…,u18)。由 →f可诱导模糊关系Rf∈F(U×V)，其中Rf(ui,vj)=rij，而由Rf可构成模糊矩阵→R=[rij]18×5。对于每一个结构元模糊打分矩阵→R，→R的行对应于每一个指标的模糊打分向量，列对应于指标的个数。模糊综合评价需要对指标打分进行加权处理，给出每一个结构元的评价结果用来比较不同结构元，模糊评价的结果仍然是一个模糊向量。

3.3.3 抽水蓄能电站的评价得分

抽水蓄能电站的模糊评价的结果ΣB仍然是一个模糊向量，利用最大隶属度原则可以确定对每一个抽水蓄能电站的评语，在实际中不便于直观比较，需要对其进行单值转换，给出结构元的评价得分。对5个评语等级分别赋以由大到小的分值{c1,c2,c3,c4,c5}，若以百分制取｛90，70，50，30，10｝，则每一个结构元评价结果的可以单值转换为

按照最后得分c可以对每个结构元进行比较和排序。

4 结论

本文分析了现行抽水蓄能电站服务电网的现状，建立了评价抽水蓄能电站功能作用的指标体系，提出了基于模糊综合评价的抽水蓄能电站服务电网的指标体系，提出的指标体系中既有常规的统计指标，对于具体的辅助服务功能创造性的提出了贡献率指标，真正量化了抽水蓄能电站在电网中的辅助服务作用，同时为了更好的反映这种综合作用，采用了综合评价的方法进行了评价，实用性强。

[1]周建为.抽水蓄能电站电站的效益分析[J].水力发电，2008,34(2):88-90

[2]罗予如,袁丽丽.抽水蓄能电站参与的电网短期经济运行探讨[J].水力发电，2007,33(7):80-86

[3]高苏杰,娄素华.抽水蓄能电站电站综合效益评估综述[J].水电自动化与大坝监测,2008，32(1):11-15.

[4]沈宏,张凯.抽水蓄能发电系统中的新技术[J].电网与清洁能源,2008,24(5):66-68.

[5]张滇生,陈涛,李永兴.日本抽水蓄能电站考察述评[J].南方电网技术，2009,3(5):1-5.

[6]张挺,张平.抽水蓄能电站电站的电量效益[J].水力发电，2001(1):14-17

[7]徐得潜,翟国寿,刘新建.抽水蓄能电站电站调频及备用效益计算方法研究[J].水力发电学报,2001(3):1-10

[8]高苏杰,娄素华.抽水蓄能电站电站综合效益评估综述[J]，水电自动化与大坝监测，2008，32(1):11-15

[9]青海电力调度中心.青海电网抽水蓄能电站发展[J].电网与清洁能源,2009,25(9):62-64.

[10]黄志元,易仕敏.基于广州抽水蓄能厂机组全停的电网调度运行策略分析[J].南方电网技术，2008,2(5):10-13.

Evaluation Index System and Method of Pumped-Storage Power Plants Serving Power Grids

WANG Wei1，WANG Gao-hong2,ZHOU Xiang3,DONG Bo4
(1.State Grid Xinyuan Company Limited，Beijing 100005,China;2.Shaanxi Electric Power Corporation，Xi’an 710048,Shaanxi Province,China；3.State Grid Corporation of China,Beijing 100031，China;4.China Fulin Windpower Engineering Co.,Ltd.，Beijing 100034，China)

The management model of current pumpedstorage power plants in China requires to evaluate their ancillary service provided.The paper analyzed the current auxiliary service evaluation for pumped-storage power plants.It also created the evaluation index system to assess the function of pumped-storage power plants with the contribution ratio for pumped-storage power plants.

pumped-storage power plant;auxiliary service;evaluation indexsystem;AHP

中国现行抽水蓄能电站的运营模式要求必须要对其辅助服务功能进行评价。分析了现行抽水蓄能电站辅助服务功能评价现状，建立了评价抽水蓄能电站功能作用的指标体系，并提出辅助服务的贡献率指标，量化了抽水蓄能电站在电网中的辅助服务作用，建立了抽水蓄能电站辅助服务的模糊综合评价方法。

抽水蓄能电站；辅助服务；评价指标体系；AHP

1674-3814（2010）08-0088-05

TM622

A

2010-05-13。

王 伟（1980—），男，博士，工程师，主要从事智能电网、新能源管理和研究工作。

（编辑 董小兵）